Utafiti huu unalenga kupunguza mtetemo mdogo na mgeuko elastiki wa fimbo ya cantilever yenye ukuta mwembamba na sehemu inayobadilika, iliyoko kwenye ncha ya mkono wa pick-and-place katika mashine za uwekaji wa chipu wa kasi ya juu, wakati wa mwendo wenye uongezaji kasi mkubwa. Sehemu inayochunguzwa pia ni mojawapo ya vipengele vikuu vya kubeba mzigo katika mfumo wa nozzeli ya kufyonza kwa utupu. Ikiwa cantilever hii nyembamba haina ugumu wa kutosha chini ya kasi na uongezaji kasi mkubwa, mikengeuko midogo elastiki kwenye ncha inaweza kuathiri moja kwa moja nafasi ya kuwekwa kwa chipu.

Watafiti kwanza walitumia nadharia ya ganda lenye ukuta mwembamba kufafanua uga endelevu wa uhamisho wa muundo, kisha wakapata milinganyo ya mtetemo huru usio na udampishaji kupitia mbinu ya nishati na kanuni ya Hamilton. Mbinu ya Rayleigh–Ritz ilitumika kupata masafa asilia ya muundo wenye sehemu inayobadilika, na kazi za majaribio ziliundwa kwa polinomu za Chebyshev. Kwa njia hii, mfumo wa kihesabu uliopatikana unaweza kutathmini kwa uchanganuzi uhusiano kati ya vipimo vya kimuundo na masafa asilia bila kujenga tena na tena modeli ya kina ya pande tatu kwa kila chaguo jipya la kijiometri.

Modeli ya uchanganuzi ililinganishwa na matokeo ya modal ya elementi zenye kikomo za ANSYS. Katika muundo wa awali, utabiri wa modeli ya uchanganuzi kwa masafa asilia ya kwanza na ya pili ulikuwa 278,94 Hz wakati modeli ya elementi zenye kikomo ilitoa takriban 265,03–265,05 Hz . Katika hali ya tatu na ya nne, matokeo ya uchanganuzi yalikuwa 2704,3 Hz, sonlu eleman sonucu 2576,8 Hz. Hata hivyo, masafa asilia ya tano hayakuweza kuhesabiwa kwa sababu tabia ya kupinda kwa sehemu/warping ilipuuzwa katika modeli ya uchanganuzi.

Katika uboreshaji wa kimuundo, vigezo vinne vilichunguzwa: urefu \(L_1\), \(L_2\), \(L_3\) na kipenyo cha nje cha sehemu ya tatu \(\phi_3\). Kutokana na muundo wa orthogonal L9(3⁴) na uchanganuzi wa masafa, ilibainika kuwa athari kubwa zaidi kwa masafa asilia ilitokana na \(\phi_3\) kipenyo, ikifuatiwa na \(L_3\) na \(L_2\) urefu; huku \(L_1\) ikiwa na athari ndogo zaidi kati ya vigezo vinne.

Mchanganyiko bora uliochaguliwa na utafiti wa chanzo ni \(\phi_3=8\) mm, \(L_1=10\) mm, \(L_2=50\) mm na \(L_3=5\) mm. Katika uchanganuzi wa transient wa elementi zenye kikomo uliofanywa kwa vigezo hivi, mgeuko wa juu kabisa wa kidhinamiki wakati wa mwendo wenye uongezaji kasi mkubwa 0,066 mm'den 0,021 mm'ye ulipungua; chanzo kiliripoti hili kama %68,2 azalma .

Kwa mtazamo wa Türkiye, utafiti unatoa mbinu inayoweza kutumika kwa usanifu wa kimakanika wa teknolojia za surface-mount, mashine za ufungashaji wa semikondakta, mifumo ya pick-and-place ya kasi ya juu, robotiki sahihi na vifaa vingine vya uzalishaji vyenye uongezaji kasi mkubwa. Hata hivyo, utafiti unachunguza jiometri maalum ya cantilever ya chuma yenye sehemu inayobadilika pamoja na modeli ya kihesabu. Ili kuhamisha matokeo moja kwa moja kwa nozzeli tofauti, nyenzo, vichwa vya kubeba, wasifu wa kasi au mashine tofauti za uwekaji, uthibitishaji wa modal, vipimo vya mtetemo na uthibitishaji wa usahihi wa nafasi ya ncha unahitajika kwenye mfumo halisi husika.

Kwa nini cantilever nyembamba huwa tatizo katika uwekaji wa chipu wa kasi ya juu?

Mashine za uwekaji wa chipu hurudia kwa muda mfupi sana mizunguko ya kuchukua kijenzi cha kielektroniki, kukisafirisha kwa kasi ya juu na kukiweka kwenye nafasi lengwa. Kadiri muda wa mwendo unavyopungua, kasi na uongezaji kasi huongezeka; kwa sababu hiyo mizigo ya inertial kwenye sehemu zinazosonga pia huongezeka.

Kibeba nozzeli ya kufyonza kwa utupu kinacholengwa na utafiti ni muundo mrefu na mwembamba wa cantilever. Kwa kuwa kina ugumu mdogo kuliko mwili mkuu wa mashine, kinaweza kupinda kwa elastiki chini ya uongezaji kasi mkubwa na kuonyesha mtetemo mabaki wa muda mfupi baada ya mwendo kukamilika.

Katika sehemu ya utangulizi, chanzo kinataja kwa mifumo ya kisasa ya kiwango cha juu ya uwekaji wa chipu takriban usahihi wa uwekaji wa kiwango cha 20 µm . Katika sehemu ya matumizi iliyowekwa kwenye modeli na utafiti, kwa nozzeli ya utupu kuna lengo kali zaidi la uwekaji ndani ya 5 µm . Thamani hizi mbili hazipaswi kuunganishwa kama kitu kimoja: ya kwanza ni muktadha wa jumla wa teknolojia, na ya pili imetolewa kama hitaji la usanifu wa mekanizimu inayochunguzwa.

Kwa nini masafa asilia hutumika kama kiashiria cha usanifu?

Masafa asilia ya muundo wa kimakanika yanahusiana moja kwa moja na mgawanyo wa uzito na ugumu. Kulingana na mtazamo wa utafiti, katika hali za uzito unaofanana, kuongezeka kwa masafa asilia kwa ujumla humaanisha ugumu mkubwa wa kimuundo na upinzani bora dhidi ya mtetemo.

Wakati masafa ya msisimko yanayotoka kwenye mfumo wa mwendo yanapokaribia masafa asilia ya muundo, hatari ya resonance inaweza kutokea. Kwa hiyo, badala ya kufanya mgeuko kuwa kigezo pekee cha uboreshaji, watafiti walichagua kuongeza masafa asilia kuwa lengo kuu la usanifu.

Jiometri ya fimbo ya cantilever iliyochunguzwa ikoje?

Kulingana na Kielelezo 4 na Jedwali 1 la chanzo, muundo una sehemu nne mfululizo za duara zenye ukuta mwembamba, zikiwa na vipenyo tofauti vya nje na ndani.

Muundo huu wenye sehemu inayobadilika una tabia ya kidhinamiki iliyo changamani zaidi kuliko cantilever ya kawaida ya Euler–Bernoulli yenye kipenyo kimoja. Mojawapo ya sababu kuu za watafiti kuendeleza modeli ya uchanganuzi ni kuwezesha masafa asilia kuhusishwa wazi na vigezo hivi vya kijiometri.

Modeli ya ganda lenye ukuta mwembamba huundwaje?

Chanzo kinafafanua kwenye sehemu ya duara kwamba mhimili \(x\) ni mwelekeo wa urefu wa fimbo, huku mihimili \(y\) na \(z\) ikiwa mielekeo ya sehemu. Kwa muundo:

\[ L \geq D,\qquad d \geq h \]

kwa kutumia sharti hilo la kijiometri, elementi imeainishwa kama fimbo nyembamba yenye ukuta mwembamba.

Uga wa jumla wa uhamisho:

\[ u_1(x,s)=U_1(x)-y(s)U'_2(x)-z(s)U'_3(x)+g(s,x) \]

\[ u_2(x,s)=U_2(x)-z(s)\phi(x) \]

\[ u_3(x,s)=U_3(x)+y(s)\phi(x) \]

unafafanuliwa kwa namna hiyo. Hapa \(U_1,U_2,U_3\) zinawakilisha uhamisho wa wastani wa sehemu, \(\phi\) pembe ya torsion, na \(g(s,x)\) kazi ya warping ya nje ya sehemu.

Nadharia ya jumla hapo awali iliundwa pia kujumuisha anisotropy ya nyenzo. Hata hivyo, kwa kuwa nyenzo iliyotumika katika matumizi halisi ilikuwa chuma cha kimuundo ilichukuliwa kuwa isotropic na baadhi ya vipengele vya coupling viliwekwa kuwa sifuri.

Kanuni ya Hamilton na mbinu ya nishati hutoa nini?

Baada ya kuunda usemi wa strain energy na kinetic energy, kanuni ya Hamilton:

\[ \int_{t_1}^{t_2}\int_0^L\delta(K-U)\,dx\,dt=0 \]

ilitumika kupata milinganyo ya mwendo ya mtetemo huru usio na udampishaji.

Katika hatua hii, usemi wa kichanganuzi wa matrisi za uzito na ugumu wa muundo hufafanuliwa. Lengo la utafiti ni kubadili usemi huu kuwa tatizo la eigenvalue ili masafa asilia ya muundo yaweze kuhesabiwa moja kwa moja kutokana na vipimo vya kijiometri.

Kwa nini Rayleigh–Ritz na polinomu za Chebyshev zilitumika?

Ni vigumu kutatua moja kwa moja umbo la mtetemo la muundo wenye sehemu inayobadilika katika closed form. Mbinu ya Rayleigh–Ritz hubadilisha tatizo hili kuwa tatizo la eigenvalue lenye vipimo vichache kupitia kazi za majaribio zilizochaguliwa.

Katika chanzo, polinomu za Chebyshev:

\[ p_i(\zeta)=\cos[(i-1)\arccos(\zeta)] \]

zilitumika kama kazi msingi kwa namna hiyo. Matokeo yake:

\[ Kq=\omega^2Mq \]

tatizo la eigenvalue hupatikana. Katika uandishi huu wa kihisabati, \(K\) inawakilisha matrisi ya ugumu wa muundo, \(M\) matrisi ya uzito, \(q\) vekta ya coefficients ya umbo la mode, na \(\omega\) masafa asilia ya angular.

Katika maandishi ya chanzo, istilahi “eigenvalue/eigenvector” inayotumiwa kwa K na M mara tu baada ya mlinganyo huu haiendani kikamilifu na ufafanuzi wa matrisi. Umbo la kihisabati lililotolewa limehifadhiwa, na hakuna mlinganyo tofauti uliotolewa kutokana na kuteleza huku kwa istilahi.

Modeli ya uchanganuzi ililingana kwa kiwango gani na modeli ya elementi zenye kikomo?

Chanzo pia kinaripoti mode nane za kwanza. Katika modeli ya uchanganuzi, 278,94; 278,94; 2704,3; 2704,3; hakuna matokeo kwa mode ya tano; 8794,4; 8794,4 na 11.670,7 Hz zilipatikana kwa mtiririko huo. Matokeo ya ANSYS ni 265,03; 265,05; 2576,8; 2576,8; 3979,8; 7903,6; 7903,7 na 11.242 Hz.

Sababu ya mode ya tano kutopatikana kwa njia ya uchanganuzi ni kwamba katika chanzo mode hii ina tabia hasa ya warping deformation na athari hiyo ilipuuzwa katika uundaji wa kinadharia.

Je, modeli ilijaribiwa tena chini ya jiometri tofauti?

Ndiyo. Kwa ukaguzi wa robustness, urefu \(L_2\) ulibadilishwa kutoka 55,5 mm hadi 52,5 mm.

Katika jiometri hii ya pili, kosa la mode nne za kwanza lilibaki karibu na kiwango cha %3. Chanzo kinachukulia hili kama dalili ya kwamba mbinu ya uchanganuzi inaweza kutumika wakati vigezo vya kijiometri vinabadilika.

Mwendo wenye uongezaji kasi mkubwa uliwekwaje kwenye modeli?

Ili kutathmini mgeuko wa kidhinamiki, modeli ya rigid–flexible coupled iliundwa katika ANSYS Workbench 2020R2. Fimbo ya cantilever ilichukuliwa kuwa nyumbufu, huku vipengele vingine vikuu vikichukuliwa kuwa rigid.

Kwa nyenzo ya cantilever:

• Moduli ya elasticity: 210 GPa
• Uwiano wa Poisson: 0,3
• Msongamano: 7900 kg/m³

vilitumika. Fimbo nyumbufu iliwekwa kwenye modeli kwa elementi za Beam188. Chanzo kinasema kwamba contacts zilifafanuliwa kama pure sliding na frictionless ili kurahisisha suluhisho.

Wasifu wa mwendo katika Kielelezo 5 una takriban +100 m/s² na −100 m/s² viwango vya uongezaji kasi na ni mzunguko wa uwekaji wenye uongezaji kasi mkubwa. Katika utafiti, uhamisho unaotegemea muda wa ncha za juu na chini za cantilever ulifuatiliwa kwa pointi tofauti za probe, na tofauti kati ya pointi hizo mbili ilitathminiwa kama mgeuko wa kupinda.

Ni vigezo gani vya kijiometri viliboreshwa?

Baadhi ya vipimo haviwezi kubadilishwa kutokana na miunganisho halisi ya mashine. Kwa mfano, ϕ1 inalingana na kundi la bearing, ϕ2 inalingana na sehemu jirani; vipenyo vya ndani pia lazima viruhusu njia ya utupu kupita.

Kwa hiyo, vigezo vya uboreshaji:

\[ 10\leq L_1\leq12\ \text{mm} \]

\[ 50\leq L_2\leq58\ \text{mm} \]

\[ 5\leq L_3\leq9\ \text{mm} \]

\[ 8\leq\phi_3\leq10\ \text{mm} \]

vilifafanuliwa.

Muundo wa orthogonal uliundwaje?

Kila moja ya sababu nne ilichunguzwa katika viwango vitatu:

L9(3⁴) kwa kutumia jedwali la orthogonal, mchanganyiko tisa ulitathminiwa:

Neno “experiment” hapa halipaswi kufasiriwa kama majaribio tisa tofauti ya utengenezaji wa kimwili. Utafiti ulilitumia kama mpangilio wa muundo wa orthogonal/hesabu kwa uboreshaji wa vigezo vya kimuundo.

Ni kigezo gani kilichoathiri zaidi masafa asilia?

Chanzo kilihesabu masafa ya wastani ya masafa asilia yanayotokana na mabadiliko ya kiwango cha kila kigezo kwa:

\[ R_c=\max(X_{ct}/3)-\min(X_{ct}/3) \]

.

Thamani za masafa zilizopatikana:

• ϕ3: 61,2080
• L3: 55,7362
• L2: 44,5965
• L1: 27,0759

ni kama ifuatavyo.

Ndani ya masafa ya thamani yaliyopimwa na chanzo, ϕ3 ndogo na L3 fupi ziliongeza masafa asilia. Vivyo hivyo, kwa L1 na L2 masafa ya wastani ya juu zaidi yalipatikana katika kiwango cha kwanza.

Jiometri bora ni ipi?

Jambo la kuzingatia ni kwamba ϕ3, ambalo ni kigezo chenye unyeti mkubwa zaidi, tayari lilikuwa katika kikomo cha chini cha optimum kilichojaribiwa cha 8 mm katika muundo wa awali. Sehemu kubwa ya mabadiliko ya mwisho ya kijiometri ni kupunguzwa kwa urefu wa L2 na L3.

Uboreshaji ulipunguza mgeuko kwa kiasi gani?

Katika Kielelezo 8 cha chanzo, mgeuko wa juu kabisa kutokana na uchanganuzi wa kimuundo wa transient umetolewa kama:

• Kabla ya uboreshaji: 0,066 mm
• Baada ya uboreshaji: 0,021 mm
• Kaynakta raporlanan azalma: %68,2

.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

• Iliwezekana kuunda modeli ya uchanganuzi inayohusisha masafa asilia na vigezo vya kijiometri kwa cantilever yenye ukuta mwembamba na sehemu inayobadilika.
• Mbinu inayotegemea Rayleigh–Ritz na Chebyshev ilikaribia matokeo ya ANSYS kwa takriban kiwango cha %3–5 katika masafa asilia manne ya kwanza ya order ya chini.
• Mode ya tano, inayotawaliwa na warping, haikuweza kutatuliwa kwa urahisishaji wa sasa wa uchanganuzi.
• Katika masafa ya jiometri yaliyojaribiwa, unyeti wa juu zaidi wa masafa asilia ulionekana katika kigezo ϕ3.
• Mpangilio wa unyeti ulipatikana kuwa ϕ3 > L3 > L2 > L1.
• Mchanganyiko wa kwanza wa muundo wa orthogonal ulitoa masafa asilia ya 352,5847 Hz na 2,5425 × 10¹¹ N/m ya ugumu.
• Vipimo bora vilivyochaguliwa ni ϕ3=8 mm, L1=10 mm, L2=50 mm na L3=5 mm.
• Katika uchanganuzi wa transient wa elementi zenye kikomo, mgeuko wa juu kabisa ulipungua kutoka 0,066 mm hadi 0,021 mm.
• Chanzo kinaripoti mabadiliko haya kama upungufu wa mgeuko wa %68,2.

Matokeo ambayo utafiti haujathibitisha

• Cantilever iliyoboreshwa haijajaribiwa kimwili kwenye mashine halisi ya uwekaji wa chipu.
• Upungufu wa mgeuko wa %68,2 si kipimo cha majaribio cha laser, sensor ya mtetemo au jaribio halisi la usahihi wa uwekaji; ni matokeo ya transient FEA.
• Modeli ya uchanganuzi haisuluhishi kwa usahihi mode zote za mtetemo wa order ya juu; hasa mode ya tano ya warping iko nje ya upeo wa modeli.
• Kosa katika mode mbili za kwanza haliko chini ya %5 kikamilifu; chanzo kinatoa %5,25 na %5,24 katika Jedwali 4.
• Haijaonyeshwa kwamba thamani bora ya ϕ3=8 mm ni optimum ya kimataifa kwa jiometri nje ya masafa yaliyojaribiwa ya 8–10 mm.
• Utafiti haujathibitisha thamani hizo hizo bora kwa nyenzo tofauti, jiometri tofauti ya nozzeli au usanifu tofauti wa chip mounter.
• Mapengo halisi ya bearing, msuguano wa contact, tolerances za utengenezaji na makosa ya assembly hayajawakilishwa yote kwa undani katika modeli ya transient.
• Kiasi ambacho uboreshaji wa kimuundo unaboresha kiwango halisi cha kosa la uwekaji wa chipu au tija ya uzalishaji hakijapimwa kwa jaribio la kimwili la uzalishaji.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Mkondo wa utafiti

Utafiti una hatua kuu tatu:

1. Kuunda modeli ya uchanganuzi kwa masafa asilia ya cantilever yenye ukuta mwembamba na sehemu inayobadilika,
2. Kulinganisha modeli ya uchanganuzi na matokeo ya modal ya ANSYS,
3. Kutathmini uboreshaji wa kimuundo kwa muundo wa vigezo wa orthogonal na transient FEA.

Modeli ya uchanganuzi

Modeli imejengwa juu ya nadharia ya ganda lenye ukuta mwembamba; deformation ya axial, kupinda na torsion zimeunganishwa katika uga mmoja wa uhamisho. Vipengele vya ugumu na inertia vilitolewa kwa kutumia mbinu ya nishati na kanuni ya Hamilton.

Ingawa muundo wa jumla wa kinadharia wa utafiti unaweza kujumuisha elementi zenye ukuta mwembamba zilizo anisotropic, urahisishaji wa nyenzo isotropic ulitumika kwa sababu cantilever iliyochunguzwa ilichukuliwa kuwa chuma cha kimuundo.

Suluhisho la masafa asilia

Polinomu za Chebyshev zilichaguliwa kama kazi za majaribio za Rayleigh–Ritz na tatizo la eigenvalue lilitatuliwa kwa kutumia MATLAB R2024a.

Kwa muundo wa awali, masafa asilia ya uchanganuzi ya order ya chini yalilinganishwa na uchanganuzi wa modal wa ANSYS 2020R2. Makosa ya mode nne za kwanza yako takriban katika masafa ya %4,95–5,25.

Ukaguzi wa robustness

Thamani ya L2 ilibadilishwa kutoka 55,5 mm hadi 52,5 mm, na suluhisho lilelile la uchanganuzi likatumika tena; kosa katika mode nne za kwanza lilibaki karibu na kiwango cha %3. Jaribio hili lilitumika kuonyesha kwamba mbinu haikurekebishwa kwa jiometri moja tu ya awali.

Modeli ya kidhinamiki ya transient

Katika mazingira ya ANSYS Workbench 2020R2, cantilever rod ilichukuliwa kuwa nyumbufu na elementi nyingine za mekanizimu kuwa rigid bodies. Tabia elastiki ya fimbo iliwekwa kwenye modeli kwa elementi za Beam188.

Ingizo la uongezaji kasi ni wasifu wa mwendo wa pick-and-place wenye uongezaji kasi mkubwa unaofikia viwango vya ±100 m/s². Uhamisho kamili wa pointi za ncha ya juu na ya chini ulifuatiliwa; tofauti kati ya thamani hizi ilionyesha mgeuko wa jamaa wa cantilever wakati wa mwendo.

Muundo wa uboreshaji

Vipimo visivyoweza kubadilishwa kwa sababu ya miunganisho na njia ya utupu viliachwa bila kubadilishwa; L1, L2, L3 na ϕ3 zilichaguliwa kuwa vigezo. Mpango wa orthogonal wa L9 wenye sababu nne na viwango vitatu ulipunguza nafasi ya muundo hadi mchanganyiko tisa.

Kigezo cha uboreshaji ni masafa asilia ya “larger-is-better”. Sababu ni dhana kwamba masafa asilia ya juu husaidia kujitenga na misisimko ya masafa ya chini na ya kati katika mfumo wa kazi na kusaidia kuongeza ugumu.

Matokeo ya unyeti

Masafa ya Rc na kipimo cha usambazaji cha Sc kilichotumika katika chanzo vyote vinaunga mkono mpangilio uleule wa jumla.

Matokeo ya mwisho ya uboreshaji

Jiometri iliyochaguliwa:

ϕ3 = 8 mm, L1 = 10 mm, L2 = 50 mm, L3 = 5 mm

iliamuliwa.

Katika uchanganuzi wa transient kwa vipimo hivi, mgeuko wa juu ulipungua hadi 0,021 mm na upungufu wa %68,2 uliripotiwa ikilinganishwa na thamani ya 0,066 mm ya jiometri ya awali.

Kikomo cha tafsiri ya kisayansi

Matokeo yenye nguvu zaidi ya utafiti ni kuunganisha utabiri wa kichanganuzi wa masafa asilia na uboreshaji wa parametriki katika mchakato mmoja wa usanifu. Njia hii inalenga kupunguza hitaji la iteration kamili ya pande tatu ya elementi zenye kikomo kwa kila mbadala katika hatua za awali za usanifu.

Hata hivyo, utafiti ulithibitisha mbinu ya uchanganuzi kwa modeli ya elementi zenye kikomo, si kwa jaribio la kimwili la modal. Vivyo hivyo, mafanikio ya mwisho ya uboreshaji yalitathminiwa kwa mgeuko wa transient wa elementi zenye kikomo badala ya usahihi wa kimwili wa chip placement. Kwa hiyo ushahidi wa utafiti uko katika kiwango cha uthibitishaji wa uchanganuzi–kihesabu.

Kazi za baadaye

Waandishi wanapendekeza kwamba katika hatua inayofuata, mchakato wa mwendo wa aktueta ya chip mounter ya kasi ya juu na uboreshaji wa kimuundo uchunguzwe pamoja, na mtetemo wa kidhinamiki upunguzwe zaidi kwa mbinu za udhibiti tendaji. Lengo ni kuboresha usahihi wa nafasi ya ncha si kwa ugumu wa kimuundo wa passiv pekee, bali pia kwa udhibiti wa mwendo.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Jina kamili la utafiti asilia: Analytical Modeling and Structural Optimization of Slender Variable Cross-Section Rod for High-Speed Chip Placement

Yazarlar: Guoqing Hu; Tonglin Song; Jian Xue.

Mpangilio wa waandishi: Mpangilio uliotolewa katika chanzo umehifadhiwa kama ulivyo.

Sorumlu yazar: Guoqing Hu.

Mwandishi mwenza wa kwanza/mchango sawa: Chanzo hakijaonyesha tamko la uandishi wa kwanza sawa au mchango sawa.

Kurumlar:

1. Shandong Key Laboratory of Design and Manufacturing for High-End Offshore Oil and Gas Equipment, College of Mechanical and Electronic Engineering, China University of Petroleum (East China), Qingdao 266580, China.
2. National Engineering Research Center of Marine Geophysical Prospecting and Exploration and Development Equipment, China University of Petroleum (East China), Qingdao 266580, China.
3. School of Mechanical and Engineering, Dongguan University of Technology, Dongguan 523808, China.

Jarida: Machines.

Mchapishaji: MDPI, Basel, Switzerland.

Juzuu/namba ya makala: 14, 494.

DOI: 10.3390/machines14050494.

Kiungo rasmi: https://doi.org/10.3390/machines14050494

Aina ya chanzo na hali ya mapitio ya kitaaluma: Makala asilia ya utafiti iliyopitiwa na wenzao (Article).

Iliwasilishwa: 20 Mart 2026.

Marekebisho: 16 Aprili 2026.

Kabul: 26 Aprili 2026.

Uchapishaji: 28 Aprili 2026.

Mhariri wa kitaaluma: Xiaodong Huang.

Leseni: Creative Commons Attribution (CC BY).

Ufadhili: National Natural Science Foundation of China (Grant No. 52505583 na No. 12302006), Shandong Provincial Natural Science Foundation (Grant No. ZR2025QC1091), Fundamental Research Funds for the Central Universities (Grant No. 24CX06056A) na Qingdao Postdoctoral Funding Program (Grant No. QDBSH20240202036).

Upatikanaji wa data: Chanzo kinasema kwamba data zilizowasilishwa katika utafiti zinaweza kupatikana kwa ombi kutoka kwa mwandishi anayewajibika.

Mgongano wa maslahi: Waandishi wametangaza kwamba hakuna maslahi ya kifedha ya ushindani yanayojulikana wala uhusiano wa kibinafsi unaoweza kuathiri utafiti.

Michango ya waandishi: Uundaji wa dhana G.H.; mbinu G.H.; programu G.H. na T.S.; uthibitishaji T.S.; uchunguzi T.S.; rasimu ya kwanza G.H.; mapitio na uhariri J.X.; upatikanaji wa ufadhili G.H. na J.X.

Maelezo ya kisayansi katika maudhui haya ya Verianla yanategemea tu modeli ya kinadharia, majedwali, vielelezo na matokeo ya elementi zenye kikomo ya utafiti uliochunguzwa. Hakuna matokeo ya jaribio la kimwili, utendaji halisi wa uzalishaji au data ya usahihi wa uwekaji ambayo haipo katika utafiti iliyoongezwa.

Maelezo muhimu ya kimethodolojia na ya ndani ya chanzo: (1) Modeli ya uchanganuzi ya masafa asilia imethibitishwa kwa matokeo ya modal ya ANSYS, si kwa jaribio la kimwili la modal. (2) Ingawa chanzo kinafupisha makosa ya order ya chini kuwa “ndani ya %5”, Jedwali 4 linatoa makosa ya %5,25 na %5,24 kwa mode mbili za kwanza; kwa hiyo usemi sahihi zaidi ni takriban %5. (3) Masafa asilia ya tano hayakupatikana kwa uchanganuzi kwa sababu deformation ya warping ilipuuzwa katika modeli ya kinadharia. (4) Maandishi baada ya Mlinganyo (26) yanaita K na M “eigenvalue/eigenvector”, ilhali umbo la kihisabati lililotolewa linatumia K na M kama matrisi za ugumu na uzito mtawalia. (5) “Experiment” ya orthogonal si majaribio tisa ya kimwili ya prototipu, bali ni mpangilio wa muundo wa parametriki/hesabu. (6) Upungufu wa mwisho wa mgeuko wa %68,2 si kipimo cha mashine halisi ya pick-and-place bali ni matokeo ya uchanganuzi wa transient wa ANSYS. (7) Thamani ya ϕ3=8 mm iliyobainishwa katika uboreshaji ni kikomo cha chini cha masafa yaliyojaribiwa; utafiti haukuchunguza vipenyo chini ya 8 mm. (8) Matokeo ya utafiti yamewekewa mipaka na chuma cha kimuundo na jiometri ya nozzeli ya utupu yenye sehemu inayobadilika iliyochunguzwa.

Kiwango cha sasa cha ushahidi kinaonyesha kwamba mbinu ya uchanganuzi iliyopendekezwa ni muhimu kwa kutathmini haraka masafa asilia ya order ya chini ya cantilever nyembamba zenye sehemu inayobadilika katika hatua ya awali ya usanifu na kufanya uboreshaji wa parametriki unaosaidiwa na elementi zenye kikomo. Ili kubainisha athari yake kwa usahihi halisi wa uwekaji wa chipu, vipimo vya kimwili vya modal, vipimo vya mwendo wa kasi ya juu na majaribio ya kosa la nafasi ya ncha yanahitajika.